德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”系統(tǒng)化構(gòu)建與啟示

摘 要 德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”以行為主義為引領(lǐng)，以能力本位為導(dǎo)向，以學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0需求的能力培養(yǎng)為目標(biāo)，通過(guò)教育界和企業(yè)界的合作，將價(jià)值鏈管理貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，通過(guò)在宏觀層面的學(xué)習(xí)工廠 、中觀層面的教學(xué)模塊和微觀層面的教學(xué)情境三個(gè)維度的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、生產(chǎn)、教學(xué)要素的系統(tǒng)整合，發(fā)展了一套致力于培養(yǎng)和提升學(xué)習(xí)者實(shí)踐能力的系統(tǒng)方法，為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0需求的能力提供了有效途徑。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”為我國(guó)培養(yǎng)面向智能工業(yè)發(fā)展需求的工程技術(shù)與管理人才提供了如下借鑒：明確面向我國(guó)智能工業(yè)發(fā)展需求的人才能力培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)機(jī)構(gòu)從宏觀建設(shè)運(yùn)營(yíng)到微觀教學(xué)實(shí)施的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，借助工業(yè)4.0技術(shù)手段將價(jià)值鏈管理和精益生產(chǎn)融入教學(xué)過(guò)程以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、技術(shù)和教學(xué)的深度融合。

關(guān)鍵詞 產(chǎn)教融合;德國(guó);工業(yè)4.0;精益學(xué)習(xí)工廠

中圖分類號(hào) G719.516 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2020）10-0068-06

一、德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”出現(xiàn)的背景

“工業(yè)4.0”又被稱為“第四次工業(yè)革命”，其利用信息物理系統(tǒng)使產(chǎn)品生產(chǎn)遵從客戶的個(gè)性化愿望，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)到交付的所有相關(guān)信息，并從中獲得最佳價(jià)值流。工業(yè)4.0通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將人員、對(duì)象和系統(tǒng)進(jìn)行信息聯(lián)通，創(chuàng)建動(dòng)態(tài)、自組織、跨組織和實(shí)時(shí)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，減低中間成本，優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[1]。

“工業(yè)4.0”的概念首先由德國(guó)政府于2011年提出，是德國(guó)《2020高技術(shù)戰(zhàn)略》的一個(gè)重要組成部分，其目的是通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)與信息和通信技術(shù)之間的融合提升本國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[2]。近年來(lái)，德國(guó)正在通過(guò)加強(qiáng)工業(yè)系統(tǒng)與信息通信技術(shù)相關(guān)聯(lián)的舉措積極推動(dòng)工業(yè)4.0的發(fā)展。與此同時(shí)，美國(guó)、法國(guó)、中國(guó)也提出了相似的智能工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、法國(guó)的“未來(lái)工業(yè)”、中國(guó)的“中國(guó)制造2025”都強(qiáng)調(diào)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化和智能化，并通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段轉(zhuǎn)變生產(chǎn)和業(yè)務(wù)流程，以實(shí)現(xiàn)更高的商業(yè)價(jià)值。

（一）工業(yè)4.0的人才能力需求

在工業(yè)4.0背景下，工業(yè)的智能化發(fā)展與變革使當(dāng)今的工業(yè)化生產(chǎn)呈現(xiàn)出一系列變化：以往孤立的生產(chǎn)制造單元被自動(dòng)化集成生產(chǎn)線所取代，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短，生產(chǎn)過(guò)程更加靈活，定制化生產(chǎn)成為新的發(fā)展趨勢(shì);企業(yè)員工所面臨的生產(chǎn)環(huán)境更加復(fù)雜化，虛擬的混合人機(jī)界面以及遠(yuǎn)程操控成為生產(chǎn)工作區(qū)的新型溝通和協(xié)作方式。

工業(yè)4.0的發(fā)展迫切需要大批能夠適應(yīng)這些變化，并能推動(dòng)其發(fā)展的高素質(zhì)人才。工業(yè)4.0要求從業(yè)者不僅要有復(fù)雜環(huán)境下的工作能力和協(xié)調(diào)能力，還要有創(chuàng)新創(chuàng)造能力、知識(shí)管理能力和商業(yè)思維。具體來(lái)說(shuō)，面向工業(yè)4.0需求的8大關(guān)鍵能力包括：領(lǐng)導(dǎo)與決策能力、支持與合作能力、互動(dòng)與呈現(xiàn)能力、分析與闡釋能力、創(chuàng)新與概念化能力、組織與執(zhí)行能力、適應(yīng)與調(diào)整能力、思維與表現(xiàn)[3]。

（二）傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的不足

在針對(duì)能力有效發(fā)展方面，傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果有限，以往以實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)方法僅僅為學(xué)生提供了較為固定的、被動(dòng)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，教學(xué)過(guò)程往往以企業(yè)人員的示范和口頭傳授為主，而對(duì)學(xué)生的自我反思和自我組織能力缺乏關(guān)注，容易造成學(xué)習(xí)者自身行動(dòng)能力缺乏和學(xué)習(xí)惰性的形成。此外，現(xiàn)有的學(xué)習(xí)工廠通常由模擬環(huán)境的技術(shù)專家設(shè)計(jì)，側(cè)重學(xué)習(xí)工廠對(duì)真實(shí)工廠場(chǎng)景的復(fù)制和映射，而在學(xué)習(xí)者能力培養(yǎng)效率和有效性方面有所欠缺。面對(duì)傳統(tǒng)工程教育實(shí)踐教學(xué)的不足，德國(guó)教育界提出，要加強(qiáng)學(xué)習(xí)工廠在教學(xué)層面的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善學(xué)習(xí)工廠在教學(xué)分析、評(píng)估和驗(yàn)證等方面的整體設(shè)計(jì)與安排;無(wú)論是學(xué)習(xí)工廠的教學(xué)媒介和手段，還是課程設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用，都必須致力于面向行業(yè)發(fā)展需求能力的有效開(kāi)發(fā)[5]。

為了培養(yǎng)學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0需求的核心能力，德國(guó)高校通過(guò)和產(chǎn)業(yè)界合作，構(gòu)建了一種面向工業(yè)4.0需求的“精益學(xué)習(xí)工廠”，這種新型學(xué)習(xí)工廠將價(jià)值鏈管理貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)“學(xué)習(xí)工廠”“教學(xué)模塊”和“學(xué)習(xí)情境”3個(gè)層面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整合，實(shí)現(xiàn)了以能力為導(dǎo)向的教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程的深度互嵌。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”模式是以能力為導(dǎo)向的一整套系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)工廠構(gòu)建方法，其解決了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)工廠存在的問(wèn)題，能夠有效發(fā)展學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0需求的能力。

二、德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”的內(nèi)涵與特征

（一）德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”的內(nèi)涵

學(xué)習(xí)工廠最早于20世界90年代在美國(guó)出現(xiàn)，近年來(lái)，隨著全球智能工業(yè)的發(fā)展，由于其能夠提供符合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境作為學(xué)習(xí)環(huán)境，因而用于培訓(xùn)、教育和研究的學(xué)習(xí)工廠在全球各地紛紛建立[6]。

與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)工廠不同，德國(guó)精益學(xué)習(xí)工廠是針對(duì)工業(yè)4.0對(duì)企業(yè)人才能力需求而設(shè)計(jì)和構(gòu)建的一種基于真實(shí)的工業(yè)流程和實(shí)踐操作，并將價(jià)值鏈管理整合于整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的系統(tǒng)化運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)和學(xué)習(xí)、培訓(xùn)的場(chǎng)所。精益學(xué)習(xí)工廠的學(xué)員不僅可以熟悉真實(shí)的工作場(chǎng)景和完成真實(shí)的工作任務(wù)，而且可以在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握精益管理方法，更好地發(fā)揮自身在組織中的作用。德國(guó)精益學(xué)習(xí)工廠的主要目標(biāo)是提升學(xué)員面向工業(yè)4.0的核心能力，這種能力不僅包括與機(jī)器操作等方面的專業(yè)技能，而且包含動(dòng)機(jī)和情感方面能力的發(fā)展，以及在復(fù)雜多變情況下處理和解決問(wèn)題的能力。

為應(yīng)對(duì)工業(yè)4.0的發(fā)展需求，德國(guó)已經(jīng)有一批高校建立了以精益生產(chǎn)、精益管理、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化和流程改善為主題的精益學(xué)習(xí)工廠，建立工業(yè)4.0精益學(xué)習(xí)工廠的德國(guó)高校包括亞琛工業(yè)大學(xué)、波鴻魯爾大學(xué)、達(dá)姆施塔特大學(xué)、漢諾威大學(xué)以及慕尼黑工業(yè)大學(xué)等[7]。

（二）德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”的特征

德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”作為一種以工業(yè)4.0能力為導(dǎo)向的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)工廠以及其他的實(shí)踐教學(xué)機(jī)構(gòu)呈現(xiàn)出較大的差異性，德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”的特征主要體現(xiàn)在5個(gè)方面：一是以行為主義為引領(lǐng)，以能力本位為導(dǎo)向。面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”以行為主義為引領(lǐng)，倡導(dǎo)“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的“知行合一”行動(dòng)理念，并將能力目標(biāo)作為學(xué)習(xí)工廠模式構(gòu)建的根本出發(fā)點(diǎn)，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)工廠教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成和實(shí)踐教學(xué)的目的性和有效性。二是以面向工業(yè)4.0的能力培養(yǎng)為目標(biāo)。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”以培養(yǎng)面向工業(yè)4.0需求的核心能力為目標(biāo)，著力培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在復(fù)雜環(huán)境下的工作能力和協(xié)調(diào)能力，以及創(chuàng)新創(chuàng)造能力、知識(shí)管理能力和商業(yè)思維，其培養(yǎng)目標(biāo)體現(xiàn)了工業(yè)4.0背景下人才能力的新特點(diǎn)與新需求。三是將精益生產(chǎn)整合于完整的學(xué)習(xí)過(guò)程。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”將精益生產(chǎn)中的看板、價(jià)值流、拉動(dòng)式生產(chǎn)等概念通過(guò)學(xué)習(xí)工廠的項(xiàng)目設(shè)計(jì)貫穿其中，并通過(guò)真實(shí)項(xiàng)目的操作，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撀?lián)系實(shí)際，更好地了解和掌握精益生產(chǎn)的方法和內(nèi)容。四是商業(yè)運(yùn)營(yíng)和教育過(guò)程互嵌的整體化設(shè)計(jì)。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”將商業(yè)運(yùn)營(yíng)和教育過(guò)程進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，將價(jià)值鏈貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值鏈與教育鏈的無(wú)縫對(duì)接。五是具有自我更新和可持續(xù)發(fā)展的能力。德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”致力于發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)行模式，通過(guò)運(yùn)行監(jiān)控與反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整面向行業(yè)需求和不同目標(biāo)群體的學(xué)習(xí)環(huán)境與教學(xué)手段及內(nèi)容。

（三）德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”的構(gòu)成要素

由于德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”是一套整合了商業(yè)運(yùn)營(yíng)和教學(xué)過(guò)程的完整設(shè)計(jì)，是一個(gè)具有多價(jià)值鏈的生產(chǎn)主體和商業(yè)主體，具有教育功能的學(xué)習(xí)和實(shí)踐場(chǎng)所，因此，其運(yùn)營(yíng)和運(yùn)作過(guò)程更為復(fù)雜，并牽涉到多方面要素，見(jiàn)表2。

三、德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”系統(tǒng)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行——以德國(guó)達(dá)姆施塔特大學(xué)的“精益學(xué)習(xí)工廠”為例

達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的CiP（工業(yè)生產(chǎn)力中心）學(xué)習(xí)工廠創(chuàng)建于2007年，該學(xué)習(xí)工廠 500平方米空間、2條加工線、9臺(tái)機(jī)床和2條裝配線，是一家以工業(yè)4.0精益生產(chǎn)為特色的學(xué)習(xí)工廠。CiP為學(xué)習(xí)者提供了15門課程和27天的工作坊學(xué)習(xí)實(shí)踐體驗(yàn)，學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋了精益基礎(chǔ)知識(shí)、精益物料流、精益加工、精益質(zhì)量、精益思維等模塊[8]。該中心通過(guò)數(shù)字技術(shù)與精益生產(chǎn)的深度融合，為受訓(xùn)者提供真實(shí)生產(chǎn)流程、真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境并能夠生產(chǎn)真實(shí)產(chǎn)品的整個(gè)企業(yè)價(jià)值鏈的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的參與體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)者深度參與并了解產(chǎn)品從入庫(kù)原材料一直到成品包裝和運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)生產(chǎn)流程，以提升受訓(xùn)者面向工業(yè)4.0需求的實(shí)際工作實(shí)踐能力。

（一）總體設(shè)計(jì)與規(guī)劃

傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)工廠基本都是由技術(shù)專家設(shè)計(jì)，側(cè)重于真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程和真實(shí)工作條件的復(fù)制和影射，但是缺乏教學(xué)層面的整體設(shè)計(jì)，對(duì)于能力的有效性開(kāi)發(fā)方面存在不足。面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”，以工業(yè)4.0能力培養(yǎng)為目標(biāo)，融合了技術(shù)層面和教育層面的整體設(shè)計(jì)，因而有效解決了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)工廠的不足，使面向工業(yè)4.0的人才培養(yǎng)更具實(shí)效性。

面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)圍繞3個(gè)層面進(jìn)行：在宏觀層面，主要針對(duì)學(xué)習(xí)工廠的建設(shè)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括學(xué)習(xí)工廠基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)境以及教學(xué)部分的總體設(shè)計(jì)與安排;在中觀層面，主要對(duì)教學(xué)模塊的選擇和設(shè)定，以及子能力的確定和教學(xué)過(guò)程的規(guī)劃;在微觀層面，主要根據(jù)教學(xué)模塊和基本能力和子能力進(jìn)行特殊教學(xué)情境的設(shè)定。這3個(gè)層面相互聯(lián)系，學(xué)習(xí)工廠的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需服務(wù)于教學(xué)模塊的設(shè)定，再根據(jù)教學(xué)模塊設(shè)定特殊教學(xué)情境，通過(guò)3個(gè)不同層面的設(shè)計(jì)與安排，最終實(shí)現(xiàn)從學(xué)習(xí)目標(biāo)到學(xué)習(xí)能力的轉(zhuǎn)化。

（二）運(yùn)行模式與操作

1.宏觀水平——學(xué)習(xí)工廠設(shè)計(jì)

在宏觀層面，首先需要確定學(xué)習(xí)工廠的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)工廠的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需滿足技術(shù)和教學(xué)兩方面目標(biāo)的需要。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)工廠的培養(yǎng)重點(diǎn)是技術(shù)和方法能力，而面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”則根據(jù)工業(yè)4.0的需求，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使其側(cè)重于精益管理、運(yùn)維、自動(dòng)化和能源效率等方面的能力培養(yǎng)。

面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”學(xué)習(xí)目標(biāo)，更加強(qiáng)調(diào)根據(jù)行業(yè)企業(yè)組織的發(fā)展要求來(lái)設(shè)定學(xué)習(xí)工廠的組織環(huán)境、組織目標(biāo)和目標(biāo)群體。組織環(huán)境主要關(guān)注成本壓力和質(zhì)量問(wèn)題，組織目標(biāo)所關(guān)注的是縮短創(chuàng)新周期、減少浪費(fèi)、提高績(jī)效和領(lǐng)導(dǎo)力等。學(xué)習(xí)工廠的基礎(chǔ)設(shè)施和教學(xué)環(huán)境需滿足真實(shí)生產(chǎn)和市場(chǎng)需求，需映射真實(shí)的工廠和產(chǎn)品生命周期的選擇，并構(gòu)建工作站、工作單元和生產(chǎn)部門。在學(xué)習(xí)目標(biāo)的指引下，運(yùn)營(yíng)組織將發(fā)揮重要作用，運(yùn)營(yíng)組織將根據(jù)組織環(huán)境來(lái)確定學(xué)習(xí)工廠的生產(chǎn)類型和產(chǎn)品類型，如孵化生產(chǎn)抑或是批量生產(chǎn)，是真實(shí)產(chǎn)品還是虛擬產(chǎn)品等。作為學(xué)習(xí)工廠的運(yùn)營(yíng)方，需考慮自身的組織目標(biāo)，并同時(shí)考慮目標(biāo)群體的需求，進(jìn)行學(xué)習(xí)工廠的整體運(yùn)營(yíng)和管理設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)工廠的目標(biāo)群體主要是指企業(yè)員工、學(xué)生、社會(huì)人員等。見(jiàn)圖1。

學(xué)習(xí)工廠的生產(chǎn)環(huán)境和教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)是相互影響和相互制約的，其設(shè)計(jì)需遵循真實(shí)性與廣泛性相結(jié)合的最優(yōu)原則，真實(shí)性決定了學(xué)習(xí)環(huán)境的效果，廣泛性決定了能力應(yīng)用的靈活性[10]。教學(xué)環(huán)境決定了發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)習(xí)者預(yù)期能力所使用的教學(xué)方法和教學(xué)媒介，教學(xué)方法的選擇需依據(jù)教師的角色、學(xué)習(xí)過(guò)程的類型、材料資源等予以確定。

2.中觀水平——教學(xué)模塊的設(shè)計(jì)

在中觀層面，主要是進(jìn)行學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)。教學(xué)模塊對(duì)應(yīng)的是基本能力，這種能力來(lái)自于宏觀層面對(duì)于培養(yǎng)目標(biāo)預(yù)期能力的設(shè)定。根據(jù)教學(xué)模塊所涉及的內(nèi)容，可以將教學(xué)模塊分為若干主題，每個(gè)主題模塊都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的子能力，并對(duì)應(yīng)不同主題模塊的學(xué)習(xí)目標(biāo)。為了使學(xué)習(xí)者獲得相關(guān)的子能力，需通過(guò)一系列教學(xué)活動(dòng)使學(xué)習(xí)者獲取相應(yīng)的子能力，同時(shí)還需要為學(xué)生提供相關(guān)的知識(shí)基礎(chǔ)作為行動(dòng)能力的支撐，這些知識(shí)包括技術(shù)知識(shí)、過(guò)程知識(shí)和概念知識(shí)。在教學(xué)模塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮所有類型的知識(shí)，以保證學(xué)習(xí)模塊的教學(xué)方向。教學(xué)模塊作為一套系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，可以保證知識(shí)與行動(dòng)相對(duì)應(yīng)，從而保證學(xué)習(xí)者所需能力的達(dá)成。教學(xué)模塊設(shè)計(jì)具有針對(duì)性，即只針對(duì)所需的能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，與預(yù)期能力不相關(guān)的活動(dòng)將不會(huì)出現(xiàn)在教學(xué)模塊活動(dòng)當(dāng)中，以確保能力培養(yǎng)的目標(biāo)性和實(shí)效性。

以下，將通過(guò)達(dá)姆施塔特大學(xué)精益學(xué)習(xí)工廠 CiP的具體案例，介紹工業(yè)4.0精益學(xué)習(xí)工廠的教學(xué)模塊設(shè)計(jì)。

表4展示了達(dá)姆施塔特大學(xué)精益學(xué)習(xí)工廠CiP的學(xué)習(xí)模塊“精益生產(chǎn)的質(zhì)量技術(shù)”的具體設(shè)計(jì)。該學(xué)習(xí)模塊的目標(biāo)能力是熟練應(yīng)用Jidoka的方法和工具，Jidoka是豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，用于消除和預(yù)防缺陷和返工。學(xué)習(xí)模塊的設(shè)定中，核心能力被分解為包括Andon①工具的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用在內(nèi)的若干子能力，相應(yīng)行動(dòng)能力和所需知識(shí)的基礎(chǔ)也隨之確定。針對(duì)Andon開(kāi)發(fā)與利用所需的行動(dòng)能力包括Andon system②的設(shè)計(jì)與物理實(shí)現(xiàn)和使用Andon規(guī)劃問(wèn)題升級(jí)的流程，所需的知識(shí)基礎(chǔ)包括Andonboard③的基本概念、功能以及Andon規(guī)劃與升級(jí)的相關(guān)知識(shí)。

在具體操作層面，學(xué)習(xí)者首先需設(shè)計(jì)一個(gè)物理層面的Andon系統(tǒng)，接下來(lái)他們需要在工廠中使用給定的邊界和條件來(lái)規(guī)劃升級(jí)過(guò)程。在學(xué)習(xí)模塊的理論部分，需通過(guò)概念介紹的方法給定學(xué)生相關(guān)的知識(shí)，并作為獲取實(shí)踐能力的基礎(chǔ)。作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和探索活動(dòng)與專業(yè)表現(xiàn)有關(guān)，例如生成專業(yè)信息材料，解決與工作相關(guān)的問(wèn)題，制定、實(shí)現(xiàn)和審查目標(biāo)。探究法是發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的有效行動(dòng)方法，實(shí)驗(yàn)法則可以將新的知識(shí)和行動(dòng)方法加以應(yīng)用、實(shí)施和實(shí)現(xiàn)。根據(jù)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的先后順序，教學(xué)方式可以分為“理論推動(dòng)型學(xué)習(xí)”或“問(wèn)題拉動(dòng)式學(xué)習(xí)”。所謂“理論推動(dòng)型學(xué)習(xí)”是指先傳授關(guān)于某個(gè)主題的理論之后解決出現(xiàn)的問(wèn)題情況;“問(wèn)題拉動(dòng)式學(xué)習(xí)”指在面對(duì)未知問(wèn)題的情況下，通過(guò)探究尋求問(wèn)題解決的途徑，然后針對(duì)問(wèn)題傳授相關(guān)知識(shí)和理論，在學(xué)習(xí)中測(cè)試建議的解決方案，最后通過(guò)反思和檢查活動(dòng)，比較分析得出結(jié)果，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行反饋更新。學(xué)習(xí)者通過(guò)反思活動(dòng)，可以檢查自身決策和行動(dòng)的正確性和有效性，教師則可以通過(guò)考核檢視學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估[13]。

3.微觀水平——學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)

微觀層面指微觀層面的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。微觀層面的設(shè)計(jì)根據(jù)中觀層面的子能力設(shè)定，進(jìn)行具體的教學(xué)場(chǎng)景設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的活動(dòng)安排。微觀層面的設(shè)計(jì)以培養(yǎng)面向工業(yè)4.0能力為目標(biāo)，致力于培養(yǎng)和提升學(xué)習(xí)者在未知環(huán)境中的自組織能力和解決問(wèn)題的能力。在微觀層面，需要進(jìn)行具體學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)定。微觀教學(xué)情境設(shè)定以中觀層面的能力識(shí)別為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)以及執(zhí)行這些操作的具體場(chǎng)景。通過(guò)問(wèn)題情境的設(shè)置，學(xué)習(xí)者在行動(dòng)組織和行動(dòng)中獲取未知環(huán)境中自組織的行動(dòng)能力，從而最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)能力。

以下以達(dá)姆施塔特大學(xué)精益學(xué)習(xí)工廠CiP的學(xué)習(xí)模塊“柔性生產(chǎn)系統(tǒng)”為例，介紹精益學(xué)習(xí)工廠微觀層面教學(xué)情境的具體設(shè)計(jì)和實(shí)施步驟。

表5顯示了學(xué)習(xí)工廠微觀層面教學(xué)情境設(shè)定中的3個(gè)步驟：步驟一，對(duì)能力進(jìn)行分解;步驟二，創(chuàng)建活動(dòng)場(chǎng)景;步驟三，創(chuàng)建活動(dòng)任務(wù)。通過(guò)以上3個(gè)步驟，子能力目標(biāo)被轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)景，并通過(guò)具體行動(dòng)任務(wù)將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體能力的實(shí)現(xiàn)。在具體的目標(biāo)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，要選擇相應(yīng)的教學(xué)媒介、學(xué)習(xí)產(chǎn)品、教學(xué)活動(dòng)和方法以及學(xué)習(xí)交互方式。選擇的教學(xué)媒體可以是演示文稿、生產(chǎn)設(shè)施、組件、模型、圖紙等，學(xué)習(xí)產(chǎn)品包括草圖、筆記、活動(dòng)掛圖、工作表等，學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)方法要根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，交互規(guī)劃確定培訓(xùn)師、媒體和學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)關(guān)系（例如團(tuán)隊(duì)合作、獨(dú)立工作、合作伙伴等）[14]。

四、德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”模式對(duì)我國(guó)產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)的啟示

德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”通過(guò)對(duì)以能力為導(dǎo)向和以科學(xué)為基礎(chǔ)的教學(xué)理念進(jìn)行改造，發(fā)展了一套致力于學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0需求能力培養(yǎng)的系統(tǒng)方法，通過(guò)學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)化配置，為學(xué)習(xí)者提供更具實(shí)效性的學(xué)習(xí)實(shí)踐體驗(yàn)。為我國(guó)培養(yǎng)面向未來(lái)智能工業(yè)發(fā)展需求的工程技術(shù)與管理人才提供了啟示。

（一）明確面向智能工業(yè)發(fā)展需求的能力培養(yǎng)目標(biāo)

為提升本國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，德國(guó)政府不遺余力地推動(dòng)面向未來(lái)的智能工業(yè)發(fā)展，以國(guó)家政策引導(dǎo)的方式，積極推進(jìn)工業(yè)4.0的發(fā)展進(jìn)程，將工業(yè)4.0人才培養(yǎng)作為教育與培訓(xùn)領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。德國(guó)教育界，特別是各大高校積極響應(yīng)，對(duì)于面向工業(yè)4.0需求的人才能力體系和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了深入研究，形成了與行業(yè)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)的科學(xué)的人才能力培養(yǎng)預(yù)測(cè)機(jī)制，為面向工業(yè)4.0人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和準(zhǔn)確的依據(jù)。此外，德國(guó)高校還展開(kāi)了一系列面向工業(yè)4.0的教學(xué)改革，工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”就是面向智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的一種全新探索與嘗試。面向工業(yè)4.0的德國(guó)“精益學(xué)習(xí)工廠”將工業(yè)4.0的信息聚集、工業(yè)自動(dòng)化、精益生產(chǎn)等概念融入實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)產(chǎn)業(yè)界與教育界的跨界合作，構(gòu)建集教學(xué)、培訓(xùn)、研究功能為一體的實(shí)踐型學(xué)習(xí)工廠，通過(guò)真實(shí)的場(chǎng)景和產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，使學(xué)生在實(shí)踐操作中全面獲取面向工業(yè)4.0的實(shí)際社會(huì)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。

在全球智能工業(yè)迅速發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)的背景下，培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)智能工業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，已成為各國(guó)高等教育發(fā)展的重點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)高等教育實(shí)踐教學(xué)還存在著理論與實(shí)踐脫節(jié)、教學(xué)內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后的問(wèn)題。因而，我國(guó)應(yīng)當(dāng)借鑒德國(guó)面向工業(yè)4.0的學(xué)習(xí)工廠教學(xué)模式，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，更新教學(xué)方法和理念，加強(qiáng)產(chǎn)教融合，將智能工業(yè)生產(chǎn)要素融入教學(xué)，培養(yǎng)適應(yīng)我國(guó)智能工業(yè)發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。

（二）實(shí)現(xiàn)從宏觀的建設(shè)運(yùn)營(yíng)到微觀教學(xué)實(shí)施的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)

德國(guó)工業(yè)4.0“精益學(xué)習(xí)工廠”實(shí)現(xiàn)了教學(xué)、工廠和技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和統(tǒng)合管理，能夠更為精準(zhǔn)并更具實(shí)效性地培養(yǎng)學(xué)習(xí)者面向未來(lái)工業(yè)發(fā)展需求的能力。在宏觀層面，對(duì)學(xué)習(xí)工廠的建設(shè)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定了學(xué)習(xí)工廠的社會(huì)技術(shù)目標(biāo)和教學(xué)的根本目標(biāo)及與之匹配的軟硬件條件;在中觀層面，對(duì)教學(xué)模塊進(jìn)行選擇和設(shè)定，確定了子能力目標(biāo)和具體教學(xué)過(guò)程;在微觀層面，對(duì)特殊教學(xué)情境進(jìn)行了具體設(shè)定。這3個(gè)層面相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了各種要素的整合設(shè)計(jì)和管理，為學(xué)習(xí)者提供了在真實(shí)工廠環(huán)境中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，保證了教學(xué)設(shè)施、環(huán)境、內(nèi)容、方法聚焦于和服務(wù)于學(xué)習(xí)者面向工業(yè)4.0能力目標(biāo)的達(dá)成。

借鑒德國(guó)工業(yè)4.0精益學(xué)習(xí)工廠的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)高等教育實(shí)踐教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)高校和產(chǎn)業(yè)界之間的聯(lián)系，通過(guò)技術(shù)專家和教育專家的深度合作，共同商討實(shí)踐教學(xué)的整體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)面向未來(lái)智能工業(yè)發(fā)展對(duì)人才能力的需求，有針對(duì)性地在建設(shè)目標(biāo)、基礎(chǔ)設(shè)施、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法與手段、教資配備、教學(xué)模塊設(shè)計(jì)、教學(xué)情境設(shè)定和教學(xué)過(guò)程與實(shí)施、教學(xué)跟蹤與反饋等方面進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，以保證實(shí)踐教學(xué)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的高實(shí)效性和高產(chǎn)出率。

（三）將價(jià)值鏈管理和精益生產(chǎn)融入教學(xué)過(guò)程

工業(yè)4.0時(shí)代，信息通訊技術(shù)的應(yīng)用使得精益管理在企業(yè)生產(chǎn)和管理中發(fā)揮出更大作用。德國(guó)的高等教育越來(lái)越意識(shí)到價(jià)值鏈管理與精益生產(chǎn)在推動(dòng)工業(yè)4.0發(fā)展中的作用，已將其列為面向工業(yè)4.0需求的重要培養(yǎng)目標(biāo)，并在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中予以側(cè)重。為發(fā)展學(xué)生面向工業(yè)4.0的商業(yè)管理和運(yùn)維能力，德國(guó)的亞琛工業(yè)大學(xué)、波鴻魯爾大學(xué)、達(dá)姆施塔特大學(xué)、多特蒙德大學(xué)、漢諾威大學(xué)、卡爾斯魯厄大學(xué)、布萊梅大學(xué)、凱澤斯勞騰大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)等都建立了精益學(xué)習(xí)工廠，通過(guò)精益組織與管理、流程改造等方式，將精益生產(chǎn)的概念與內(nèi)容融入教學(xué)過(guò)程。

針對(duì)當(dāng)前我國(guó)企業(yè)的發(fā)展瓶頸，有專家指出中國(guó)企業(yè)與世界先進(jìn)企業(yè)之間的距離主要不在于生產(chǎn)設(shè)備等硬件層面，而是在于管理和生產(chǎn)方式等軟實(shí)力，實(shí)行精益生產(chǎn)是解決中國(guó)企業(yè)發(fā)展問(wèn)題的一個(gè)良好對(duì)策[15]。未來(lái)我國(guó)智能工業(yè)發(fā)展更加需要把先進(jìn)的信息通信技術(shù)應(yīng)用于精益生產(chǎn)和管理中，如何在實(shí)踐教學(xué)中更好地將兩者相結(jié)合，德國(guó)工業(yè)4.0精益學(xué)習(xí)工廠在課程模塊開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、教學(xué)情境設(shè)定和教學(xué)過(guò)程實(shí)施方面提供了有益借鑒。目前，我國(guó)已經(jīng)有高校開(kāi)始借鑒德國(guó)精益學(xué)習(xí)工廠模式開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)，如同濟(jì)大學(xué)就率先建立以“價(jià)值流程圖”為主題的精益學(xué)習(xí)工廠，并取得了積極效果[16]。但是，從全國(guó)范圍來(lái)看，精益學(xué)習(xí)工廠在我國(guó)的發(fā)展還僅僅處于一個(gè)開(kāi)端，需要進(jìn)一步根據(jù)我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，對(duì)德國(guó)的工業(yè)4.0精益學(xué)習(xí)工廠進(jìn)行吸收借鑒，并逐漸加以推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

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Abstract ?Guided by behaviorism and ability-based orientation conceptions， the Industry 4.0“Lean Learning Factory”in Germany is aiming at fostering and promoting the learnerscomprehensive ability to meet the demands of Industry 4.0. Through cooperation between the stakeholders of education and industry， the value chain management is carried out throughout the learning process. With an organic design of the learning factory in three levels as a whole， namely， the factory facilities and management at the macro level， the teaching module at the meso level and the teaching situation at the micro level， the systematic construction of the learning factory is realized with the integration of technology， production and teaching elements， which can promote the learnerscompetence for the demand of Industry 4.0 in an effective way. With reference to Industry 4.0“Lean Learning Factory”in Germany， suggestions for the innovative development of “industry-education integration”talent training model of China's intelligent industry are put forward.

Key words ?industry-education integration; Germany; industry 4.0; Lean Learning Factory

Author ?Li Yi， research associate of Shenzhen Institute of Information Technology （Shenzhen 518172）